KR102336436B1 - 장애물 회피 무인기 및 그 회피 방법 - Google Patents

장애물 회피 무인기 및 그 회피 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동적(動的) 장애물 자동 회피가 가능한 무인기 및 그 회피 방법에 대한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기는, 미리 설정된 방법에 따라 장애물을 탐지하고, 탐지된 장애물을 포함하는 스피어(sphere)를 형상화하고, 스피어의 직경 또는 반경 중 적어도 하나와 스피어의 중심점을 포함하는 장애물 정보를 생성하는 장애물 탐지부 및 순차적으로 입력되는 복수의 장애물 정보들을 이용하여, 장애물의 이동 경로를 추정하고, 복수의 장애물 정보들 중 제1 장애물 정보를 이용하여 후보 조준점을 생성하고, 후보 조준점 중 이동경로에 상응하는 후보 조준점을 삭제하고, 잔여 조준점 중 미리 설정된 방법에 따라 선택 조준점을 선택하는 충돌회피 처리부를 포함할 수 있다.

Description

장애물 회피 무인기 및 그 회피 방법{UNMANNED AERIAL VEHICLE AND METHOD FOR OBSTACLE COLLISION AVOIDANCE}
본 발명은 동적(動的) 장애물 자동 회피가 가능한 무인기 및 그 회피 방법에 대한 것이다.
일반적으로 항공기는 지표면에 대한 공기의 반작용으로 대기 중에서 지지력을 획득할 수 있는 기계를 의미한다. 항공기 중에서 무인기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)는 조종사가 탑승하지 않는 항공기로서, 최근 군사 분야뿐 만 아니라 민간 분야에서도 많은 주목을 끌고 있다. 대표적인 무인기로는 쿼드로터(quadrotor), 헥사콥터(Hexacopter) 등이 있는데, 수직 이착륙이 가능한 회전익 무인기의 종류이다.
무인기는 전쟁터, 재난지역과 같이 위험환경에서도 효율적이면서도 효과적으로 다양한 임무 수행을 할 수 있어, 감시, 정찰, 탐사, 운송 등과 같은 임무를 위해 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 임무를 수행함에 있어서 자연구조물 및 인공구조물을 포함하는 다양한 장애물(obstacle)에 근접해야 할 것이 요구되고 있어, 주어진 임무를 성공적으로 수행하기 위해서는 이러한 장애물에 충돌하는 것을 회피할 필요성이 야기되고 있으며, 이를 위해 무인기에서 장애물을 감지하고 회피할 것이 요구되고 있다.
이러한 목적으로 무인기를 위해 개발되어 사용되고 있는 센서들이 있다. 센서들은 감지하는 에너지가 인공적인지 자연적인지 여부에 기초하여 분류될 수 있다. 능동 센서(active sensor)는 환경 속으로 에너지를 발상함으로써 동작하게 되고, 이후 빔의 반사를 측정하게 되는데, 예를 들면 레이더(radar), 레이저레이더(ladar), 라이더(lidar) 등이 있을 수 있다.
한국공개특허 10-2013-0037697호(무인항공기의 충돌 방지 시스템 및 방법)에는 2차원 전자지도 기반하에서 자동으로 다음 비행 경유지로 이동중 사용자가 지정한 비행 고도보다 중간 경유지에 비행 고도보다 높은 산, 빌딩 등이 있는 경우 자동비행 중 충돌 위험을 조종자에게 사전에 알려주어 고도를 수정하거나 경유지를 변경하도록 하는 기술이 개시되어 있다. 하지만, 이 경우 영상 정보를 사용하지 않고 초음파 센서를 사용하여 장애물을 탐지하고 있을 뿐이며, 이를 조종사에게 미리 경고하여 조종사가 다음 목적지로 이동하는 무인항공기의 고도나 비행 경로를 수정하는 방식이 적용되어 있다.
하지만, 최근 라이더(lidar)와 같은 능동 센서가 저렴한 비용으로 인해 무인기에 많이 장착되고 있어, 이를 이용한 동적(動的)장애물 탐지 및 충돌 회피 방안이 필요한 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
대한민국 특허공개공보 제10-2015-0136209호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 능동 센서를 이용하여 동적 장애물의 탐지 및 충돌 회피를 할 수 있는 장애물 회피 무인기 및 그 회피 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미리 설정된 방법에 따라 장애물을 탐지하고, 탐지된 상기 장애물을 포함하는 스피어(sphere)를 형상화하고, 상기 스피어의 직경 또는 반경 중 적어도 하나와 상기 스피어의 중심점을 포함하는 장애물 정보를 생성하는 장애물 탐지부; 및 순차적으로 입력되는 복수의 장애물 정보들을 이용하여, 상기 장애물의 이동 경로를 추정하고, 상기 복수의 장애물 정보들 중 제1 장애물 정보를 이용하여 후보 조준점을 생성하고, 상기 후보 조준점 중 상기 이동경로에 상응하는 후보 조준점을 삭제하고, 잔여 조준점 중 미리 설정된 방법에 따라 선택 조준점을 선택하는 충돌회피 처리부;를 포함하는 무인기가 개시된다.
실시예에 따라, 상기 무인기는, 상기 선택 조준점에 상응하도록 기동되는 무인기 기동부;를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 후보 조준점은 무인기의 위치점과 상기 스피어의 접선이 형성하는 원에 상응할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 장애물 정보는, 상기 복수의 장애물 정보들 중 가장 먼저 생성된 장애물 정보일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 충돌회피 처리부는, 상기 복수의 장애물 정보들 중 상기 제1 장애물 정보를 제외한 나머지 장애물 정보에 상응하는 후보 조준점을 제거하여 상기 잔여 조준점을 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 충돌회피 처리부는, 상기 잔여 조준점 중 무인기의 속도벡터와 가장 가까운 조준점을 상기 선택 조준점으로 생성할 수 있다.
본 발명은 능동 센서를 이용하여 동적 장애물을 탐지하고, 자동으로 동적 장애물과의 충돌을 회피할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 무인기에 대한 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기의 장애물 탐지 및 회피 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명과 종래 기술에 따른 장애물 회피 시뮬레이션 결과를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장애물 탐지 및 회피 방법에 대한 순서도이다.
본 명세서에서 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어를 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 무인기 및 그 회피 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 회피 무인기에 대한 블록 구성도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기의 장애물 탐지 및 회피 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기(100)는 능동 센서부(110), 장애물 탐지부(120), 충돌회피 처리부(130) 및 무인기 기동부(140)를 포함할 수 있다.
무인기 기동부(140)는 무인기(100)의 동작 모드에 따라 로터를 동작시켜 무인기(100)의 위치 및 자세를 변화시켜 무인기(100)를 기동시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 모드는 목표점 기동 모드, 충돌 회피 모드를 포함할 수 있다. 목표점 기동 모드는 미리 설정된 목표점을 향해 최적의 경로로 자동 운항하는 동작 모드일 수 있다. 충돌 회피 모드는 네비게이션 모드 중 장애물이 탐지되고, 충돌이 예상될 경우의 동작 모드일 수 있다. 이하, 장애물이 탐지되어 무인기(100)가 충돌 회피 모드로 동작되는 경우에 대해 설명한다.
능동 센서부(110)는 구비된 센서(예를 들어, 라이다(Lidar)와 같은 능동 센서)를 통해 주변 사물을 센싱한 정보를 생성할 수 있다. 장애물 탐지부(120)는 능동 센서부(110)에서 생성된 정보에 기초하여 장애물을 탐지할 수 있다. 예를 들어, 장애물 탐지부(120)는 능동 센서부(110)의 라이다에서 센싱된 3차원 정보를 이용하여 주변 사물, 지형지물 등을 감지하고 이를 모델링 해낼 수 있다.
여기서, 능동 센서부(110) 및 장애물 탐지부(120)는 미리 설정된 이벤트가 발생되면 장애물을 탐지하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 능동 센서부(110)는 미리 설정된 시간을 주기로 주변 사물을 센싱한 정보를 생성할 수 있고, 장애물 탐지부(120)는 능동 센서부(110)로부터 정보가 입력될 때마다 장애물의 존부를 탐지할 수 있다.
장애물 탐지부(120)는 장애물이 탐지되면 당해 장애물을 포함하는 스피어(Sphere)를 형상화할 수 있다. 예를 들어, 장애물 탐지부(120)는 탐지된 장애물 전부를 포함하는 가상의 공간인 스피어를 생성하되, 미리 설정된 마진(margin)을 적용하여 스피어를 생성할 수 있다. 즉, 생성된 스피어의 중심점은 탐지된 장애물의 중심점과 같고, 스피어의 부피는 장애물의 부피보다 '미리 설정된 만큼' 클 수 있다.
도 2를 참조하면, 무인기(100)는 구비된 능동 센서를 통해 센싱된 정보를 분석하여 장애물(210)을 탐지할 수 있고, 장애물(210) 전부를 포함하면서 미리 설정된 마진이 적용된 스피어(220)를 생성할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 장애물 탐지부(120)는 생성된 스피어의 중심점, 지름(또는 반지름)을 포함하는 장애물 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 장애물 탐지부(120)는 장애물이 처음 탐지되면 미리 설정된 방법에 따라 당해 장애물에 상응하는 제1 스피어를 형상화할 수 있다. 또한 장애물 탐지부(120)는 제1 스피어의 중심점 및 지름(또는 반지름)을 포함하는 제1 장애물 정보를 생성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 장애물 탐지부(120)는 생성된 스피어(220)의 중심점(320)을 생성할 수 있다. 또한, 장애물 탐지부(120)는 스피어(220)의 지름(또는 반지름)(330)을 생성할 수 있다. 따라서 장애물 탐지부(120)는 중심점(320) 및 지름(또는 반지름)(330)을 당해 장애물(210)에 대한 장애물 정보로서 생성할 수 있다. 특히 당해 장애물(210)이 처음으로 탐지된 경우라면 당해 장애물 정보는 제1 장애물 정보로서 생성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 장애물 탐지부(120)는 제1 스피어 이후에 입력된 센싱 정보를 이용하여 제2 스피어 및 제2 장애물 정보를 생성할 수 있고, 순차적으로 제n 스피어 및 제n 장애물 정보를 생성할 수 있다(단, n은 자연수임).
능동 센서부(110)가 센싱 정보를 생성하고, 장애물 탐지부(120)가 센싱 정보를 통해 장애물을 탐지하는 동작은 대한민국 특허공개공보 제10-2015-0136209호 등 다수의 선행기술들에 의해 공개되어 있으므로, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.
충돌회피 처리부(130)는 무인기(100)와 장애물(210)의 충돌 가능성을 예상하고, 예상 결과 충돌 가능성이 있다고 판단되면 신규 경로점인 선택 조준점을 생성할 수 있다. 이때, 당해 장애물(210)은 동적(動的) 장애물일 수 있다. 즉, 충돌회피 처리부(130)는 장애물(210)의 이동 경로를 예측하고, 무인기(100)의 미리 설정된 이동 경로와 장애물(210)의 이동 경로가 겹치고, 무인기(100)의 속도와 장애물(210)의 속도를 고려하여 충돌 가능성이 있는지 여부를 판단할 수 있을 것이다. 이하 충돌회피 처리부(130)의 장애물(210) 충돌 회피 동작에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 제1 스피어(410), 제2 스피어(420), 제3 스피어(430) 및 제4 스피어(440)가 생성된 경우가 예시된다. 여기서, 제1 스피어(410)가 가장 먼저 생성된 스피어이고, 제4 스피어(440)가 가장 나중에 생성된 스피어일 수 있다. 따라서 충돌회피 처리부(130)는 장애물(210)이 제1 스피어(410)의 제1 중심점에서 제4 스피어(440)의 제4 중심점 방향으로 이동하고 있다고 당해 장애물(210)의 이동경로를 추정할 수 있다.
여기서, 충돌회피 처리부(130)는 복수의 스피어(410 내지 440) 중 하나 이상을 분석하여(특히 스피어들의 중심점을 분석하여) 당해 장애물(210)의 상태변수(위치, 속도, 가속도 등)를 추정할 수 있는다. 이때 충돌회피 처리부(130)는 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용할 수 있다.
충돌회피 처리부(130)는 복수의 스피어(410 내지 440) 중 가장 먼저 생성된 제1 스피어(410)를 이용하여 장애물(210)과의 충돌을 회피하기 위한 조준점의 후보들(이하, '후보 조준점'이라 칭함)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 충돌회피 처리부(130)는 제1 스피어(220)의 중심점(320)과 지름(330)(또는 반지름)를 포함하는 제1 장애물 정보를 통해 제1 스피어(220)와 무인기(100)의 현재 위치점의 접선에 의해 형성된 원(310)을 검출할 수 있고, 검출된 원(310)을 형성하는 점들을 후보 조준점으로 생성할 수 있다. 즉, 후보 조준점은 당해 원(310)에 상응할 수 있다. 여기서, 무인기(100)의 현재 위치점은 제1 스피어(220)가 생성될 시점의 무인기(100)의 위치에 상응할 수 있다.
또한, 충돌회피 처리부(130)는 생성된 후보 조준점 중 장애물(210)의 이동경로에 상응하는 조준점을 제거하여 잔여 조준점을 생성할 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 충돌회피 처리부(130)는 제1 장애물 정보를 통해 생성된 후보 조준점들(310) 중 제2 장애물정보에 상응하는 제2 스피어(420) 내지 제4 장애물정보에 상응하는 제4 스피어(440)의 내부에 포함되는 조준점들을 제거하여 잔여 조준점들(510)을 생성할 수 있다. 즉, 잔여 조준점(510)들은 후보 조준점들(310) 중 제1 스피어(410)에만 포함되고, 나머지 스피어(420 내지 440)들에는 포함되지 않는 것들일 수 있다.
여기서, 제2 스피어(420) 내지 제4 스피어(440)는 능동 센서부(110)에서 실제로 센싱된 정보를 통해 생성된 스피어들이거나, 제1 스피어(410)가 생성되기 이전에 센싱된 장애물(210)의 정보를 이용하여 칼만 필터를 통해 생성된 가상의 스피어들일 수 있다. 즉, 제1 스피어(410)가 무인기(100)의 현재 위치에 상응하는 장애물에 대한 것이고, 제2 스피어(420) 내지 제4 스피어(440)은 충돌회피 처리부(130)에서 칼만 필터를 통해 생성한 장애물의 미래 위치에 대한 것일 수 있는 것이다.
즉, 충돌회피 처리부(130)는 제1 스피어(410) 및/또는 '제1 스피어(410) 이전에 센싱된 장애물(210)의 정보'를 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용해 분석하여 당해 장애물(210)의 상태변수(위치, 속도, 가속도 등)를 추정할 수 있다. 이때, 능동 센세부(110)의 센서는 탐지 가능한 범위가 제한적이므로, 장애물(210)이 탐지 범위 내부로 서서히 들어옴에 따라 스피어의 크기도 커지게 되고, 중심점도 달라질 수 있다. 충돌회피 처리부(130)는 이러한 중심점의 차이를 노이즈(noise)로 하여 칼만 필터를 이용할 수 있다.
또한, 충돌회피 처리부(130)는 장애물(210)이 처음 센싱될 때 칼만 필터를 통해 장애물(210)의 상태변수(위치, 속도, 가속도 등)를 예측할 수 있고, 이후 장애물(210)의 센싱 정보가 업데이트될 때마다 칼만 필터의 결과값을 업데이트하여 장애물(210)의 위치를 예측할 수 있다.
또한, 충돌회피 처리부(130)는 잔여 조준점들(510) 중 무인기(100)와 가장 가까운(특히, 무인기(100)의 속도 벡터를 기준으로 가장 가까운) 조준점을 선택 조준점으로 생성할 수 있다. 도 5의 예시에서 충돌회피 처리부(130)는 무인기(100)의 속도벡터(450)와 거리가 가장 근접한 조준점(520)을 선택 조준점으로 생성할 수 있다.
이후 무인기 기동부(140)는 무인기(100)가 선택 조준점(520)에 상응하는 지점을 향하도록 로터를 동작시킬 수 있다. 이에 의해 무인기(100)는 동적 장애물(210)을 자동으로 회피할 수 있을 것이다.
도 6 및 도 7은 본 발명과 종래 기술에 따른 장애물 회피 시뮬레이션 결과를 비교 설명하기 위한 도면이다.
여기서의 종래 기술은 대한민국 특허공개공보 제10-2015-0136209에 기재된 기술을 의미할 수 있다.
도 6을 참조하면, 장애물이 좌측 상단에서 우측 하단의 위치로 이동되는 경우가 예시된다. 장애물의 탐지에 따라 무인기가 장애물을 회피하기 위하여 선택 조준점을 생성할 수 있다.
먼저, 무인기(100)가 종래 기술에 따라 선택 조준점을 생성한 경우에 대해 설명한다. 종래 기술에 따라 장애물을 회피한 무인기(100)의 이동 경로는 도 6에서 노란색 라인(previous algorithm)으로 표시되어 있다. 이 경우 장애물의 움직임이 고려되지 않고, 단순히 후보 조준점과 무인기의 속도 벡터와의 거리만이 판단되므로 무인기(100)와 장애물은 C' 지점에서 충돌하게 됨을 실험적으로 알 수 있다.
반면, 무인기(100)가 본 발명에 따라 선택 조준점을 생성한 경우에 대해 설명한다. 본 발명에 따라 장애물을 회피한 무인기(100)의 이동 경로는 도 6에서 파란색 라인(proposed algorithm)을 표시되어 있다. 이 경우 장애물의 움직임이 고려되어 선택 조준점이 생성되므로 장애물의 이동 경로와 반대 방향으로 무인기(100)가 유도될 수 있고, 이로 인해 무인기(100)와 장애물은 충돌하지 않음을 실험적으로 알 수 있다.
도 7에는 당해 실험 시간 동안 장애물과 무인기(100) 상호 간의 거리 관계 그래프가 예시된다. 도 7에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따라 무인기(100)가 유도된 경우에는 장애물과 무인기(100)가 일정 거리 이상을 유지할 수 있으나, 종래 기술에 따라 무인기(100)까 유도된 경우에는 실험 개시 후 4.26초[sec] 시점(C')에 장애물과 무인기(100)가 충돌함을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장애물 탐지 및 회피 방법에 대한 순서도이다.
이하에서 설명될 각 단계들은 도 1을 참조하여 설명한 무인기(100)의 각 구성요소에서 수행되는 단계들일 수 있으나, 이해와 설명의 편의를 위하여 무인기(100)에서 수행되는 것으로 통칭하여 설명한다.
단계 S810에서, 무인기(100)는 구비된 센서(예를 들어, 스테레어 비전 등과 같은 다중 카메라)를 통해 다중 영상을 획득할 수 있고, 다중 영상을 처리하여 장애물을 탐지할 수 있다.
단계 S820에서, 무인기(100)는 장애물을 포함하되, 미리 설정된 마진(margin)을 반영하여 스피어(Sphere)를 형상화할 수 있다. 즉, 생성된 스피어의 중심점은 장애물의 중심점과 같고, 스피어의 부피는 장애물의 부피보다 미리 설정된 만큼 클 수 있다.
단계 S830에서, 무인기(100)는 스피어를 이용하여 장애물의 이동경로를 추정할 수 있다. 무인기(100)는 미리 설정된 시간을 주기로 장애물을 계속적으로 탐지할 수 있고, 장애물이 탐지될 때마다 상응하는 스피어를 생성할 수 있다. 무인기(100)는 동일한 동적(動的) 장애물에 대한 스피어(특히 중심점)들의 움직임을 연결하여 당해 장애물의 이동경로를 추정할 수 있다.
또는, 충돌회피 처리부(130)는 장애물(210)이 처음 센싱될 때부터 칼만 필터를 통한 장애물(210)의 상태변수(위치, 속도, 가속도 등) 업데이트를 통해 통해 장애물(210)의 위치를 예측할 수도 있다.
단계 S840에서, 무인기(100)는 스피어를 이용하여 미리 설정된 방법에 따라 후보 조준점을 생성할 수 있다. 즉, 무인기(100)는 당해 장애물에 대한 복수의 스피어 중 가장 먼저 생성된 제1 스피어를 이용하여 장애물과의 충돌을 회피하기 위한 후보 조준점을 생성할 수 있다.
단계 S850에서, 무인기(100)는 생성된 후보 조준점 중 장애물의 이동경로에 포함되는 것들을 삭제하여 잔여 조준점을 생성할 수 있다.
단계 S860에서, 무인기(100)는 잔여 조준점 중 무인기(100)의 속도 벡터에 가장 가까운 조준점을 선택 조준점으로 선택할 수 있다.
단계 S870에서, 무인기(100)는 선택 조준점으로 유도되어 동적(動的) 장애물을 자동으로 회피할 수 있다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 무인기
110 : 능동 센서부
120 : 장애물 탐지부
130 : 충돌회피 처리부
140 : 무인기 기동부

Claims (6)

  1. 미리 설정된 방법에 따라 장애물을 탐지하고, 탐지된 상기 장애물을 포함하는 스피어(sphere)를 형상화하고, 상기 스피어의 직경 또는 반경 중 적어도 하나와 상기 스피어의 중심점을 포함하는 장애물 정보를 생성하는 장애물 탐지부; 및
    순차적으로 입력되는 복수의 장애물 정보들을 이용하여, 상기 장애물의 이동 경로를 추정하고, 상기 복수의 장애물 정보들 중 제1 장애물 정보를 이용하여 후보 조준점을 생성하고, 상기 후보 조준점 중 상기 이동경로에 포함되는 후보 조준점을 삭제하고, 잔여 조준점 중 미리 설정된 방법에 따라 선택 조준점을 선택하는 충돌회피 처리부;
    를 포함하되,
    상기 충돌회피 처리부는, 상기 이동 경로에 상기 복수의 장애물 정보들 중 상기 제1 장애물 정보를 제외한 나머지 장애물 정보에 상응하는 후보 조준점을 제거하여 상기 잔여 조준점을 생성하는, 무인기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택 조준점에 상응하도록 기동되는 무인기 기동부;
    를 더 포함하는 무인기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후보 조준점은 무인기의 위치점과 상기 스피어와의 접선이 형성하는 원에 상응하는, 무인기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 장애물 정보는, 상기 복수의 장애물 정보들 중 가장 먼저 생성된 장애물 정보인, 무인기.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충돌회피 처리부는, 상기 잔여 조준점 중 무인기의 속도벡터와 가장 가까운 조준점을 상기 선택 조준점으로 생성하는, 무인기.
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